(s)
[0073] 又
[0077] (3)舵机转向PWM控制信号计算
[0078] 舵机脉宽控制信号周期为T，转动角度最大幅度为Θ，控制电路处理器分辨率为 K。则舵机控制精度为：
[0082] 当舵机调整角度为ω时，PWM上升沿时间t占空比应为：
[0086] (4)汽车方向盘转动角度对应智能微缩车舵机PWM控制信号上升沿t的计算方法
[0087] 原方向盘转动圈数与角度关系：
[0091] 其中：α-主动小齿轮压力角；β-小齿轮旋转角度；iw。-角传动比；wp_转向盘角 速度；wk_转向节偏转角速度；
[0092] 为了便于研究，可认为上述所论述角传动比匕即为方向盘转动角度与车轮转动角 度之比。
[0093] 综上所述：实际汽车方向盘转动角度为ω时，对应智能微缩车PWM上升沿时间t 长度应为关系为：
[0094]
[0095] 微缩道路沙盘结构及安装位置示如图2所示：
[0096] 1)ETC不停车收费系统（安装位置道路路段卡口处）；
[0097] 2)路侧控制器（安装位置道路交叉口外侧）；
[0098] 3)视频检测器（安装位置停止线后，用一伸臂立杆支撑）；
[0099] 4)微波检测器（安装位置停止线后，固定于立杆上）；
[0100] 5)地磁检测器（安装位置停止线后，埋设于地下）；
[0101] 6)线圈检测器（安装位置停止线后，埋设于地下）；
[0102] 7)可变情报板（安装位置ETC不停车收费系统前侧）；
[0103] 8)交通信号灯（安装位置道路交叉口，用一伸臂立杆支撑）；
[0104] 9)RFID模块（安装位置ETC不停车收费系统前侧，埋设于地下）；
[0105] 一、缩比沙盘道路尺寸
[0106] 1)道路缩比尺寸计算
[0107] 按照几何相似原则，原型道路尺寸/缩比模型道路尺寸为r，根据相似比确定缩比 模型的结构参数。道路各个参数计算方法如下：
[0108] a、缩比道路尺寸是通过把缩比道路的尺寸与原道路的尺寸相比计算得到，道路长 度计算如下：
[0112] 二、微缩道路弯道场景
[0113] 1)缩比道路弯道横向坡度计算方法
[0114]a、横向坡度的下限
[0115]由于智能微缩车在弯道上行驶受到离心力的作用，而离心力对智能微缩车在平曲 线上行驶的稳定性影响很大，可能产生横向滑移或横向倾覆，为了减少离心力的作用，保证 智能微缩车在平曲线上稳定行驶，必须使平曲线上的路面做成外侧高、内侧低呈单向横披 的形式，称为横向超高（超高），即横向坡度i。
[0116] 设置了超高后，车重的水平分力Gsina可以抵消一部分离心力，其余部
[0117] 分由智能微缩车轮胎与路面之间的摩阻力平衡。
[0118] 如图所示，将离心力F和车重G分解为平行于路面的横向力和垂直于路
[0119] 面的竖向力，即：
[0120]横向力：X = F cos a-G sin α
[0121]竖向力：Y = F sin a +G cos α
[0122] 由于路面横坡不大，S卩α很小，可以认为
[0123]sinα~tanα=ih，cosα~1，ih称为横向超高坡度；
[0125] 横向力X是智能微缩车行驶的不稳定因素，竖向力是稳定因素。就横向力而言，只 从其值的大小是无法反映不同重量智能微缩车的稳定程度。例如5kN的横向力若作用在车 上，可能使其产生横向倾覆的危险，而作用在较重的智能车上则可能是安全的。于是采用横 向力系数来衡量稳定性程度，其意义为单位车重的横向力，即
[0131] b、横向坡度的上限
[0132] 车辆在横向倾斜的道路上行驶或在急转弯时，为使智能微缩车不致发生绕左右车 轮颠覆的危险，要求在道路弯道设计是满足一定的要求。
[0133] 当车辆发生横向倾覆时，车辆通过右轮与路面接触点转动，左轮将离开路面，即Pi =〇,则
[0134] Ghsina-GBcosα/2 = 0
[0135] 式中：B_车轴距h_车辆重心尚度G_车辆总重。
[0136] 发生横向倾覆时的横向坡度角为：
[0138]因此在进行弯道设计时，弯道内外的高差所形成的坡度值ih满足以下公式：
[0140] 因此由上述推导过程可得，弯道横向坡度的计算公式如下：
[0142] 2)缩比道路弯道半径计算方法
[0143] a、横向倾覆条件分析
[0144] 横向倾覆：智能微缩车在横向力的作用下，可能产生绕外侧车轮触地点向外倾覆 的危险。
[0145] 稳定条件：倾覆力矩小于或等于稳定力矩。即：
[0146] Xhg^ Y b/2 = (Flh+G) *b/2
[0147] 式中：hg_车重心高度；X-横向力X = F cos a-G sin α ;
[0148] Y-竖向力Y=F sin a+G cos a ;b-两轮距之间宽度；
[0149] Flh离心力竖向分力；
[0150] 因ih通常比较小，因此Flh比G要小的多，从而得
[0153] 利用上式可得到智能微缩车在平曲线上不产生横向倾覆的最小平曲线半径。b、横 向滑移条件限定方法
[0154] 横向滑移：智能微缩车在横向力的作用下，可能产生沿横向力方向的侧向滑移。
[0155]
[0156] 稳定条件：横向力小于或等于轮胎与路面之间的横向附着力，即：
[0157]
[0158] 式中为横向附着系数；
[0159] X-横向力X = F cos a-G sin α ;
[0160] Υ-竖向力Υ = F sin α+G cos α ;
[0162] 因此由上述推导过程可得，弯道半径的计算公式如下：
[0163]
[0164] 三、微缩沙盘路面摩擦系数计算方法
[0165] 根据道路摩擦系数与车辆速度及制动距离的关系：
[0167] 式中：x-制动开始至停时距离；V。-微缩智能车制动初速度；μ'一路面纵向摩擦 系数；i一路面纵坡；t一智能微缩制动力增长所经历的时间；
【主权项】
1. 一种系统，特别是一种智能微缩车路协同系统，其包括智能微缩车及微缩道路沙盘， 其特征在于：智能微缩车包括车体、后轴及轮胎、前轴及轮胎、车架、直流电机、蓄电池、RFID 读卡器、核屯、主控板、转向舱机、超声波测距模块；微缩道路沙盘包括ETC不停车收费系统、 路侧控制器、视频检测器、微波检测器、地磁检测器、线圈检测器、可变情报板、交通信号灯、 RFID模块； 智能微缩车车速Vm根据如下公式设置：式中：Tpm-智能微缩车发动机转矩；rm-智能微缩车主动轮半径；iim-智能微缩车车辆传 动系统总传动比；Cm-智能微缩车空气阻力系数;Am-智能微缩车迎风面积；Gm-智能微缩车 质量；ηm-智能车传动效率；r-智能微缩车相对于原车的微缩比例；G-原车质量；Te-原车 发动机转矩；r,-原车主动轮半径；ii-原车车辆传动系统第i档的总传动比；C-原车空气阻 力系数;A-原车迎风面积；η-原车传动效率； 微缩道路的弯道横向坡度ih根据如下公式设置：式中：B-车轴距，h-车辆重屯、高度，V-智能车速度，R-弯道半径，μ-单位车重的横 向力； 微缩道路路面摩擦系数μ'根据如下公式设置：式中：χ-制动开始至停时距离；V。-微缩智能车制动初速度；i-路面纵坡；t-智能微 缩制动力增长所经历的时间。
【专利摘要】本发明提出一种微缩智能车路协同系统，用于智能交通技术领域。系统包括智能微缩车及微缩道路沙盘。基于缩比法则求出智能微缩车尺寸、转向性能参数，通过引入动力因素推导出智能微缩车速度控制方法；按照几何相似原则计算出沙盘尺寸、道路转弯半径，并运用车辆速度与制动距离的关系得出沙盘道路摩擦系数；通过智能微缩车参数缩比计算方法及微缩道路沙盘参数缩比计算方法，可设计出能够保持模型与实物之间物理性能相似的微缩智能车路协同系统，为智能车路协同技术研究提供准确可靠的实物验证，并获取真实的仿真数据。减少高昂的交通试验费用。
【IPC分类】G08G1/00, G09B25/00
【公开号】CN105405284
【申请号】CN201510659398
【发明人】王庞伟, 王力, 姜传, 郭伟伟, 谭暨元, 赵贺峰
【申请人】北方工业大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年10月12日